一個(gè)好問(wèn)題：電壓跟隨器放大倍數(shù)是1，那還不如不放大？省個(gè)元件多好

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5 U+ [1 a) M+ n9 H# S2 j大家好，我是王工。在我們電路設(shè)計(jì)的過(guò)程中，有時(shí)候會(huì)用到運(yùn)放跟隨器，它的輸入電壓等于輸出電壓，放大倍數(shù)是1。好多人都會(huì)有個(gè)疑問(wèn)，這相當(dāng)于沒(méi)有放大，省掉不是更好，還節(jié)約一顆運(yùn)放的錢？這話聽(tīng)起來(lái)好有道理。但我們用的每一顆芯片或者一顆電阻電容，都是有講究的，不會(huì)憑空把它加上，增加成本。
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如上圖：這是一個(gè)電壓跟隨器，它的輸入電壓Vin基本等于輸出電壓Vout，放大倍數(shù)為1。試問(wèn)，這個(gè)運(yùn)放可不可以不要?

3 L% R. w% b( E( v2 ~其實(shí)看使用場(chǎng)景吧。以王工做過(guò)的項(xiàng)目來(lái)看，主要是在一些精度要求比較高的場(chǎng)合，要求不高的話，可以直接電阻分壓過(guò)去。像傳感器之類的信號(hào)采集，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的精度和準(zhǔn)確性，都需要用到電壓跟隨器。
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$ t: m9 O# s5 V! I5 Y7 p加上這個(gè)電壓跟隨器的作用主要有兩個(gè)：1、隔離；
2、提高驅(qū)動(dòng)能力。
1、隔離其實(shí)這個(gè)隔離容易理解一些。大家應(yīng)該都聽(tīng)過(guò)運(yùn)放的虛短和虛斷吧，它是我們分析運(yùn)放電路的基本點(diǎn)。這里簡(jiǎn)單再來(lái)回顧一下：

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虛短是指在理想的情況下，運(yùn)放的兩個(gè)輸入端Up，Un電位相等，就好像短接在了一起，但事實(shí)上沒(méi)有短接，故稱為“虛短”。虛短的必要條件是運(yùn)放引入深度負(fù)反饋。
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虛斷指在理想的情況下，流入運(yùn)放的兩個(gè)輸入端電流為0。這是因?yàn)槔硐脒\(yùn)放的輸入電阻無(wú)限大，就好像運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間開(kāi)路。但事實(shí)上并沒(méi)有開(kāi)路，故稱為“虛斷”。
; T( [1 f2 M3 i* W$ G) C4 w4 l由虛斷能夠看出運(yùn)放的隔離作用吧，無(wú)窮大的阻抗，就相當(dāng)于隔離了，它可以起到保護(hù)后級(jí)電路的目的。至于為什么運(yùn)放的輸入阻抗無(wú)窮大，不是本文討論的重點(diǎn)，這里就不多說(shuō)了，感興趣的朋友可以下來(lái)了解一下。2、提高驅(qū)動(dòng)能力驅(qū)動(dòng)能力是怎么提高的呢？來(lái)舉個(gè)例子吧，假設(shè)我們要對(duì)一個(gè)5V電壓用單片機(jī)的ADC進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因?yàn)閱纹瑱C(jī)是3.3V電壓，所以要對(duì)5V進(jìn)行分壓后再送到單片機(jī)，如下圖。

$ i" C# k4 {' z' r通過(guò)計(jì)算后可知，分壓后傳輸給ADC的電壓為2.5V。但實(shí)際上ADC端，也就是在我們MCU的內(nèi)部也有一個(gè)電阻，這個(gè)電阻將會(huì)改變送到ADC端的電壓，導(dǎo)致采集到的數(shù)據(jù)不是那么的準(zhǔn)確。

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我們假設(shè)ADC端的電阻為RL，阻值為10K，那么實(shí)際送到ADC端的電壓應(yīng)該是電阻RL和電阻R2并聯(lián)后，再跟R1進(jìn)行分壓，那么ADC實(shí)際采集到的電壓就變成了為2V。


這時(shí)候，如果在輸入端和輸出端之間加上一個(gè)運(yùn)放跟隨器，輸出端采集到的電壓跟輸入端電壓幾乎相等。因?yàn)殡妷焊�隨器的輸入阻抗高，輸出阻抗低，相當(dāng)于提高了驅(qū)動(dòng)能力。
寫(xiě)在最后
0 N  b; e& e9 {' X/ u- N都說(shuō)硬件工程師越老越吃香，這句話也證明硬件也是需要積累的，王工從事硬件多年，也會(huì)不定期分享技術(shù)好文，感興趣的同學(xué)可以加微信，或后臺(tái)回復(fù)“加群”，管理員拉你加入同行技術(shù)交流群。

1 e0 O9 p) X0 A! V以下兩個(gè)電路，是之前技術(shù)交流群群友發(fā)的，王工做了一個(gè)簡(jiǎn)單的分析，旨在幫助入門或轉(zhuǎn)行的同學(xué)理解學(xué)習(xí)（點(diǎn)擊圖片直接進(jìn)入）
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